【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可充电池，特别涉及一种有机镁钾混合离子电解液及镁钾混合离子电池。
技术介绍
1、可充电电池是一种重要的储能设备，可以用于存储太阳能、风能等可再生能源所产生的间歇性能量。其中，锂离子电池(li b)技术在可充电电池领域被认为是现有最好的储能技术之一，其具有高的能量密度以及优秀的长期循环性能。由于锂离子电池的需求量在呈爆炸性增长，锂离子电池明显存在着地壳丰度不足以及开采使用困难的缺点，另外，不可控的锂枝晶生长所造成的安全问题也严重阻碍了锂离子电池的发展。因此，研究人员将目光转向镁离子电池，锌离子电池，钙离子电池等资源更丰富，环境更友好，能量密度更高的多价金属电池体系上。其中，可充镁离子电池(rmbs)凭借更高的体积比容量(镁的体积比容量为3833mah·cm-3，几乎是锂的两倍，2062mah·cm-3)，在绝大多数情况下无枝晶，较低的氧化还原电位，资源丰富等优势已经成为后锂时代最具潜力的电池之一。
2、虽然镁离子电池具有诸多优势，但缺乏合适的镁离子电池正极材料限制了高性能镁电池的发展。这是因为，与一价li+和na+相比，由于镁离子自身二价的特性，mg2+与正极材料之间的静电相互作用更强，提高了反应能垒，减慢了mg2+的扩散动力学，从而导致电化学性能不理想；另外，层状正极材料充放电过程中随着金属离子在层间的嵌入/脱嵌，过渡金属的价态也随之改变，其中，锰基化合物由于mn3+离子容易发生jahn-te l ler畸变并发生歧化反应(2mn3+→mn2++mn4+)，导致mn-o键的伸长以及mn2+的溶解，使整体
3、近些年关于镁离子的混合离子电池受到广泛关注，包括镁锂混合电池、镁钠混合电池等，但是有关镁钾混合电池的报道较少，一方面是缺少合适的正极材料可以实现镁离子和钾离子的可逆嵌入/脱出，另一方面是缺少能够匹配镁金属负极的有机系镁钾混合离子电解液。另外，传统的混合离子电解液在循环过程中往往伴随溶剂、电解质的分解以及腐蚀、钝化等问题，因此难以发挥混合离子电池体系高能量密度及长寿命的优势。
4、例如，专利技术专利《p2相层状氧化物正极材料的钠镁混合电池及其制备方法和应用》中制备了p2相层状氧化物正极材料，其化学通式为naxmnymzo2-δ，该专利技术还提供了p2相层状氧化物正极材料的钠镁混合电池的制备方法和应用。不同于一价离子，二价mg2+由于与周围原子之间较强的静电吸引，在固相材料中扩散缓慢，动力学性能差，另外，由于姜泰勒效应的影响，锰基层状氧化物正极材料的循环性能较差。所以，镁电池中mg2+扩散动力学差以及结构稳定性差是目前存在的问题。根据de lmas等人提出的命名法，字母p和o分别表示碱金属位点的棱柱体或八面体配位环境，数字2和3表示单个晶胞中重复tmo2层的数量。在各类axtmo2氧化物中，p2型结构似乎适合作为进行长循环寿命测试的正极材料，但是在实际应用过程中，较狭窄的tmo2层间距使得离子在层间的插入/脱出困难，进而严重限制了电池的倍率性能及循环稳定性。
5、专利《多孔片状硒化镍纳米材料及制备方法、含水锂/镁混合离子电解液、锂/镁混合离子电池》中制备了含水锂镁混合电解液，并制备了锂/镁混合离子电池。在水系锂-镁混合离子电池中，设计出的锂-镁混合离子水系电解液会对金属镁负极造成钝化的影响，因此无法使用金属镁及其合金充当电池负极，舍弃了金属镁及其合金可以直接作为镁电池负极的优势，因而难以发挥镁金属负极高体积能量密度的特点。
技术实现思路
1、为了获得一种新型的镁钾混合离子电池，本专利技术提供了一种有机镁钾混合离子电解液，该电解液引入了单价金属离子钾，可以实现镁离子和钾离子协同插层，促进镁离子在层状氧化物中的嵌入/脱出，并且该有机系镁钾混合离子电解液与镁金属具有较好的相容性，可以使用镁金属或镁合金作为混合离子电池的负极材料，进而提高电池能量密度以及长循环寿命。
2、本专利技术还提供了一种镁钾混合离子电池。
3、本专利技术通过以下技术方案实现：
4、本专利技术提供一种有机镁钾混合离子电解液，所述电解液中包含镁盐电解质、钾盐电解质、胺基类有机溶剂和醚类有机溶剂；
5、所述电解液中，所述镁盐电解质的浓度为0.1-1.0mo l/l，所述钾盐电解质的浓度为0.1-1.0mo l/l；
6、所述镁盐电解质包括mg(tfsi)2、mg(pf6)2、mg(otf)2和mg(bf4)2(四氟硼酸镁)中的至少一种；
7、所述钾盐电解质包括kfsi、kpf6、ktfsi和kotf(三氟甲磺酸钾)中的至少一种。
8、进一步的，所述胺基类有机溶剂包括1-甲氧基-2-丙胺、2-甲氧基乙胺、3-甲氧基丙胺、乙二胺和双(2-甲氧乙基)胺中的至少一种；
9、所述醚类有机溶剂包括四氢呋喃(thf)、dme(乙二醇二甲醚)、g2(二乙二醇二甲醚)、g3(三乙二醇二甲醚)和g4(四乙二醇二甲醚)中的至少一种。
10、进一步的，所述胺基类有机溶剂和所述醚类有机溶剂的质量比为5：1～1：5。
11、基于同一专利技术构思，本专利技术提供一种有机镁钾混合离子电解液的制备方法，所述制备方法包括：
12、将胺基类有机溶剂和醚类有机溶剂混合，获得混合溶剂；
13、将镁盐电解质和钾盐电解质共同溶解于所述混合溶剂中，获得有机镁钾混合离子电解液。
14、基于同一专利技术构思，本专利技术提供一种有机镁钾混合离子电解液在制备镁钾混合离子电池中的应用。
15、基于同一专利技术构思，本专利技术提供一种镁钾混合离子电池，所述镁钾混合离子电池中含有上述一种有机镁钾混合离子电解液。
16、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种镁钾混合离子电池，所述镁钾混合离子电池以镁金属或镁合金作为负极，以mn复合材料作为正极，以玻璃纤维膜作为隔膜，以上述一种有机镁钾混合离子电解液作为电解质。
17、进一步的，所述mn复合材料的制备原料包括kxmno2正极材料、导电剂和粘结剂，且kxmno2正极材料、导电剂和粘结剂的质量比为7：2：1；
18、所述导电剂包括石墨烯、super p、科琴黑和乙炔黑中的至少一种；
19、所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)和聚丙烯酸(paa)中的至少一种。
20、进一步的，所述正极通过以下方法制备：
21、将钾盐和锰盐按照一定摩尔比进行混合球磨，获得粉末状前驱体；
22、将所述粉末状前驱体进行煅烧，获得kxmno2正极材料；
23、将所述kxmno2正极材料与导电剂和粘结剂混合，后加入有机溶剂，制得浆料；
24、将所述浆料涂布于集流体上，经干燥，获得正极极片。
25、优选的，所述钾盐和所述锰盐的摩尔比为1：2；
26、所述钾盐包括碳酸钾，所述锰盐包括三氧化二锰；
27本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有机镁钾混合离子电解液，其特征在于，所述电解液中包含镁盐电解质、钾盐电解质、胺基类有机溶剂和醚类有机溶剂；
2.根据权利要求1所述的一种有机镁钾混合离子电解液，其特征在于，所述胺基类有机溶剂包括1-甲氧基-2-丙胺、2-甲氧基乙胺、3-甲氧基丙胺、乙二胺和双(2-甲氧乙基)胺中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的一种有机镁钾混合离子电解液，其特征在于，所述胺基类有机溶剂和所述醚类有机溶剂的质量比为5：1～1：5。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种有机镁钾混合离子电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.如权利要求1-3中任一项所述的一种有机镁钾混合离子电解液在制备镁钾混合离子电池中的应用。
6.一种镁钾混合离子电池，其特征在于，所述镁钾混合离子电池中含有权利要求1-3中任一项所述的一种有机镁钾混合离子电解液。
7.一种镁钾混合离子电池，其特征在于，所述镁钾混合离子电池以镁金属或镁合金作为负极，以Mn复合材料作为正极，以玻璃纤维膜作为隔膜，以权利要求1-3中任一项所述的一种有机镁
8.根据权利要求7所述的一种镁钾混合离子电池，其特征在于，所述Mn复合材料的制备原料包括KxMnO2正极材料、导电剂和粘结剂，且KxMnO2正极材料、导电剂和粘结剂的质量比为7：2：1；
9.根据权利要求7所述的一种镁钾混合离子电池，其特征在于，所述正极通过以下方法制备：
10.根据权利要求9所述的一种镁钾混合离子电池，其特征在于，所述钾盐和所述锰盐的摩尔比为1：2；
...【技术特征摘要】
1.一种有机镁钾混合离子电解液，其特征在于，所述电解液中包含镁盐电解质、钾盐电解质、胺基类有机溶剂和醚类有机溶剂；
2.根据权利要求1所述的一种有机镁钾混合离子电解液，其特征在于，所述胺基类有机溶剂包括1-甲氧基-2-丙胺、2-甲氧基乙胺、3-甲氧基丙胺、乙二胺和双(2-甲氧乙基)胺中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的一种有机镁钾混合离子电解液，其特征在于，所述胺基类有机溶剂和所述醚类有机溶剂的质量比为5：1～1：5。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种有机镁钾混合离子电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.如权利要求1-3中任一项所述的一种有机镁钾混合离子电解液在制备镁钾混合离子电池中的应用。
6.一种镁钾混合离子电池，...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳继礼，张俊豪，瞿佰华，吴国志，吴量，李鸿乂，黄光胜，王敬丰，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。